JPH07109568B2 - 液位制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は液位制御装置に関し、特に、液体溜め内の液体
を真空によって搬送する下水処理系に使用される真空イ
ンターフェース弁のサージ圧による作動を防止する装置
を備える液位制御装置に関する。

「従来の技術」 下水の収集並びに処理の分野を含む多様の分野におい
て、液体は、配管の一端に減圧、あるいは真空を供給
し、前記配管の他端がその中へ突出しているタンク内の
大気圧として液体を前記配管中へ、あるいは該配管に沿
って押しやることによってタンクから別の場所へ搬送さ
れる。下水収集のために採用されている典型的な設備
は、液体が送り込まれる入口と、液体が排出される出口
とを有し、前記出口が真空インターフェース弁を介して
真空源に接続されているタンクを使用している。この真
空インターフェース弁は、使用時、タンクが一杯になる
と、あるいはタンク内の液体が第１の所定の高さに達す
ると開弁して、供給された真空によりタンクが空になる
まで、あるいはタンク中に残された液体の高さが下位の
第２の所定高さまで低下するまでタンク中の液体を前記
出口を介して「吸出」させ、前記の下位所定高さにおい
て真空インターフェース弁を閉じるように作動する真空
インターフェース弁制御装置を有している。

一般に、真空により下水を含む液体を収集する技術は周
知であって、この技術に関する各種の特許は過去100年
にわたり、リーナ（Liernur）、レ．マルシャン（Le Ma
rchand）、リジェンダール（Liljendahl）、フォアマン
（Foreman）およびジョーンズ（Jones）他に発行されて
きた。前記技術の一部は真空インターフェース弁制御装
置を含み、これらは米国特許第3,777,778号（ジャヌー:
Janu）、および同第4,373,838号（フォアマンおよびグ
ルームズ:Forman and Grooms）並びに英国特許第2,149,
534号（サイクス:Sykes）において提案されている。

「発明が解決しようとする課題」 本発明が関係する一時的な液体溜めおよび搬送装置にお
いては、タンク自体は、液体を該タンクへ送り、かつ該
タンクから吸出するための入口および出口以外は大気に
対して密封されている。このような状態において、液体
の吸出の終りにおいて真空インターフェース弁が急に閉
鎖されると、タンクへ依然として入ろうとする液体や空
気の激流によりタンク内の圧力が増加される。これがタ
ンク内の圧力を、タンク内の液位が第１の所定高さに達
するときのみ液位検出装置により通常経験される圧力に
似たものとし、その結果前記検出装置は、実際の液位が
第２の所定高さに達したので、真空インターフェース弁
が今閉鎖されたばかりであるにも拘らず真空インターフ
ェース弁を再開してしまう。

本発明は、真空インターフェース弁閉止時や、その他の
何等かの理由によって発生するタンク内の急激な圧力上
昇、すなわち、サージ圧による真空インターフェース弁
の作動を防止する装置を備える液位制御装置を提供する
ことを目的としている。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明による液位制御装置
は、溜め、該溜めに液体を導く重力収集配管、及び溜め
た集められた液位を運ぶ真空吸引配管並びに真空収集配
管を設けたタンクと、前記溜めに設けられ溜め内の液位
変動に従って管内部の空気圧が変動する液位検出配管
と、前記真空吸引配管及び前記真空収集配管の間に介在
して両配管を連通・遮断する真空インターフェース弁
と、前記液位検出配管の空気圧の供給により前記真空イ
ンターフェース弁の開閉を制御する真空インターフェー
ス弁制御装置とを備え、前記液位検出配管に連通し前記
真空インターフェース弁制御装置と前記液位検出配管と
の間に設けられた室内に、ゆっくりと圧力が増加する空
気圧を通す孔を形成したサージ圧伝達防止用ダイヤフラ
ムを、前記孔を通った空気圧を前記真空インターフェー
ス弁制御装置へ供給する連絡通路に対向して設け、前記
室に急激に圧力が増加するサージ圧の空気が送られたと
きのみ、前記サージ圧伝達防止用ダイヤフラムの変位に
より前記連絡通路を遮断する構成を特徴とする。

「作用」 上記のように構成された液位制御装置を、一時的な液体
溜め及び搬送装置に使用されている真空インターフェー
ス弁に使用する。

所定の概ね一定の圧力が液位検出配管に連通した室に加
えられると、空気が、前記室内に設けられたサージ圧伝
達防止用ダイヤフラムの小径の孔を通過して、すなわ
ち、前記室の一方の領域から他方の領域へ通気し、さら
に、前記室から真空インターフェース弁制御装置への空
気圧の供給通路を通過して、真空インターフェース弁の
弁制御装置に前記空気圧が加えられる。それにより、該
弁制御装置は真空インターフェース弁に真空を供給して
真空インターフェース弁を、開弁させる。

急激に圧力が増加するサージ圧が前記液位検出配管に連
通した室に加えられると、サージ圧伝達防止用ダイヤフ
ラムに作用するサージ圧が該ダイヤフラムを他方の領域
方向に変位させ、該ダイヤフラムをして前記通路を閉止
する。それにより、サージ圧が弁制御装置に作用する事
が阻止され、その結果、真空インターフェース弁は閉止
状態を維持する。

「実施例」 地面より上方あるいは下方に位置させうる第１図に示す
一時的な液体溜め装置は、タンク２の下半分および床４
とにより限定される小さい溜め３へ開放している少なく
とも１個の重力による重力収集配管１を含む。また真空
吸引配管５が前記溜め３へ開放し、かつ真空インターフ
ェース弁６を介して真空収集配管７に接続されている。
真空収集配管７はタンク２の外側に位置した真空源（図
示せず）に接続されている。

真空インターフェース弁６は、真空吸引配管５と真空収
集配管７との間の通路を開閉する可動プランジャ12と、
供給された真空によって、可動プランジャ12を駆動する
シャフト14及び転動ダイヤフラム作動器13とを有してい
る。真空インターフェース弁６には真空インターフェー
ス弁制御装置11が取り付けられている。真空インターフ
ェース弁制御装置11には、真空インターフェース弁６の
下流から真空ポート26（第３図に示す）までつながるホ
ース10により真空が供給される。真空インターフェース
弁制御装置11は、また、ホース15と虫よけ網16とを介し
て大気と連通する大気圧ポート27（第５図参照）を有し
ている。

下端で開放している液位検出配管８が溜め３中へ垂直方
向に延在している。液体検出配管８の他端はホース９に
より真空インターフェース弁制御装置11の外方に設けら
れた液位検出ポート25（第３図に示す）に接続されてい
る。

第３図を参照すれば、液位検出ポート25は真空インター
フェース弁制御装置11の外方に設けられた円形の室29と
連通している。該室は軟質のゴム製の円形のサージ圧伝
達防止用ダイヤフラム31により（図示のように）上の領
域と下の領域とに分割されている。該ダイヤフラム31は
その縁部の近くに小さい孔30を有し、該孔は圧力がゆっ
くりと増加する空気が前記室29の上の領域から下の領域
へ漏れることができようにしている。連絡通路32が前記
室29の下の領域を、第２の円形のダイヤフラム34を収容
している第２の円形の室33に接続している。ダイヤフラ
ム34のすぐ下方の空洞は通路53と大気圧ポート27とを介
して大気と連通している（第５図参照）。ダイヤフラム
34の下側はプランジャ35と接触しており、該プランジャ
の下部はフランジ付弾性スリーブ21に当接している。該
スリーブ内には弾性の「ダックビル」即ちリードタイプ
の弁20が封入されている（第６図および第７図参照）。
ダックビル弁20の一側22に真空を、他側23に大気圧を加
えると、ダックビルは閉鎖したままである。しかしなが
ら、力を矢印24で示す方向に、（第７図に示すように）
加えることは、スリーブを変形させ、ダックビル弁のフ
ラップが相互に係合することを防止し、そのため弁を開
き、加えられた力が除去されるまでダックビル弁を通し
て真空を供給できるようにする。

ダックビル弁の一側22は通路41に接続され、該通路は真
空ポート26に接続されている。ダックビル弁の反対の側
23は通路36,37および38並びにチューブ39を介して円筒
形の室40と連通している。

（第４図のみに示す）通路55と58とはダイヤフラム34の
すぐ下方の空洞から通路59,57を介して室40へ、通路58
と59との間に介装されたねじ調整可能のニードル弁56に
より規定される速度で空気が流れることを許している。

室40は円形のダイヤフラム48により隣接の円筒形の室49
から分離されている。前記ダイヤフラム48はその両面に
１個つづカップ47を支持している。上方のカップは圧縮
ばね46の端部を保持し、前記ばねの他端は室40の頂部に
当接し、ダイヤフラム48を下方に押圧している。下方の
カップ47は二重円錐弁42に接続されている。二重円錐弁
42は円形の室50内に位置し、ダイヤフラム48の位置に応
じて下方の固定シール43あるいは上方の固定シール44の
いずれかに載置される。

前記室49は通路54により通路53に接続されている（第５
図参照）。二重円錐弁42を下方の固定シール43に当接さ
せると、空気は通路45を介して室49から室50まで進むこ
とができる。通路41は二重円錐弁42のすぐ下方の空洞に
おいて終る（第３図参照）。二重円錐弁42が固定シール
44に当接すると、空気は室50から通路41へ流れることが
できる。

室50は、スロット52を含む通路51を介して真空インター
フェース弁６と連通する。

真空インターフェース弁制御装置の一般的な作動原理は
以下の通りである。

液体は重力収集配管１によりタンク２へ入る。それにつ
れて、溜め３において液位が上がり、ホース９により真
空インターフェース弁制御装置11と連通している液位検
出配管８に空気圧を発生させる。ホース10は真空源から
真空を真空インターフェース弁制御装置11へ供給する。

ホース９内の圧力が真空インターフェース弁制御装置11
を作動させ、真空インターフェース弁制御装置11はホー
ス10から転動ダイヤフラム作動器13のダイヤフラムに真
空を供給し、真空インターフェース弁６が開く。所定の
時間間隔に調整されている系においては、真空インター
フェース弁制御装置11の空気タイマが始動し、液体は予
めセットした時間が経過するまで真空吸引配管５を介し
て真空収集配管７へ吸引され、前記時間の経過後プラン
ジャ12が閉じて真空インターフェース弁制御装置11は待
機位置まで復帰する。

前述のように、溜め３において液位が上昇することによ
り発生する圧力はホース９と液位検出ポート25とを介し
て室29へ供給される。圧力がゆっくりと上昇することに
より、空気は軟質のゴム製のサージ圧伝達防止用ダイヤ
フラム31の小径の孔30を介して室29の下の領域へ流出
し、さらに連絡通路32を通って室33へ入る。ここで圧力
がダイヤフラム34に加えられる。ダイヤフラム34の下側
の空気圧は大気に接続されている通路53と大気圧ポート
27とを介して開放され、ダイヤフラム34は撓み、プラン
ジャ35に圧力を加え、プランジャはスリーブ21に横方向
の湾曲変形の力を加える。前記力が増加するにつれて、
ダックビル弁20が開き、真空ポート26からの真空がダッ
クビル弁20を通って通路36,37および38並びにチューブ3
9を介して室40へ流れる。

また、真空ポート26からの真空は通路41を介して二重円
錐弁42の下側へも供給され、二重円錐弁42が開くとこの
真空は室50へ送られ、次いで前述のように通路51を介し
て真空インターフェース弁６へ送られる。通常、二重円
錐弁42はダイヤフラム48に装着されたカップ47を介して
作用するばね46により、かつ二重円錐弁の頭を固定シー
ル43に対して吸引する真空の作用により閉鎖位置に保た
れている。もし真空ポート26（したがって室40）におけ
る真空が不十分であり、従って真空収集配管７における
真空が十分な液体搬送速度を保証するに不十分である場
合、二重円錐弁42の開弁を阻止するように選択されたば
ね係数をばね46は有している。ばね46のばね係数は装置
によって変りうるが、通常真空が0.25バールあるいはそ
れ以上の程度である場合、通常、二重円錐弁42が開弁で
きるようにする（勿論0.25バールというこの数字は確定
的なものではない）。

真空がチューブ39を介して室40へ入る際、ダイヤフラム
48に溜まったいかなる凝縮物あるいは水分も通路38,37
および36、ダックビル弁20並びに真空ポート26を介して
真空収集配管７へ吸出される。ばね46の力と通路41を介
して二重円錐弁42の頭に作用する吸引力とを上廻るに十
分なレベルの真空が得られると、ダイヤフラム48とカッ
プ47とは、二重円錐弁42が上方の固定シール44と当接す
るまで上方へ撓み、二重円錐弁42を下方の固定シール43
から持ち上げる。このため室49を室50から閉鎖し、通路
41からの真空が室50へ流入し、かつ通路51を介して真空
インターフェース弁６の転動ダイヤフラムの作動器13へ
流入する（第１図参照）。そのとき真空インターフェー
ス弁６が開く。真空インターフェース弁６の転動ダイヤ
フラム作動器13が全開位置にあると、通路51の下端は真
空インターフェース弁６の転動ダイヤフラム作動器の運
動を停止する停止部材として作用する。通路51における
スロット52は真空インターフェース弁６の閉止を助ける
サクションブレーカとして構成されている。真空インタ
ーフェース弁６の転動ダイヤフラム作動器に集められう
るいかなる水あるいは凝縮物も通路52,41および真空ポ
ート26を介して真空収集配管７へ吸出される。

真空インターフェース弁６が開放するにつれて、真空が
真空吸引配管５を通り、溜め３の中の液体を吸出し始め
る。液位が液位検出配管８中の圧力を低下させ、そのた
めプランジャ35から圧力24を除去するに十分低減する
と、ダックビル弁20は真空22の力により閉鎖する。これ
は、二重円錐弁42を開いた状態に保持する室40の真空に
よりダックビル弁20を閉じたままにする。通路55と58と
は通路53と大気圧ポート27とを介して大気に接続され
る。調節可能のニードル弁56が通路55と58とを介して大
気圧を通路59,57を介して室40へ供給する。十分な大気
圧が室40へ吸引されると、低下しつつある真空圧ではば
ね46を圧縮状態に保つには不十分であって、二重円錐弁
42は固定シール43に当接するまで固定シール44から下方
向へ運動する。大気圧ポート27と通路53および54から大
気圧は室49へ入り、かつ通路45を介して室50へ入り、次
いで通路51を介して真空インターフェース弁６の転動ダ
イヤフラム作動器13へ入って真空インターフェース弁６
を閉鎖させる。

二重円錐弁42の開放時間は、スクリュドライバを用いて
ニードル弁56のセッティングを調整することにより増減
できる。従って、真空収集配管中の空気対液体の比率を
制御する真空インターフェース弁の開放時間はニードル
弁56により制御される。

タンク２は、地下水面の高い地面に設置されうるので、
そのためホース15に接続される配管は通常地面より上方
に設置され、虫よけ網16を嵌合させている。

微細なダストや砂が多く吹いたり、浮遊している地域に
おいては、大気圧ポート27に目の細かいフィルタ90を装
着してニードル弁56の定期点検頻度を低減（点検間隔を
増す）することが望ましい。

タンク２にシールしたカバーを設ける必要がある配備に
おいては、真空インターフェース弁６が開放した時真空
吸引配管５を介して吸引される大量の空気は重力収集配
管１と抽気配管（図示せず）とを介して吸出されなけれ
ばならない。

真空インターフェース弁６が閉鎖すると、重力収集配管
１を激しく流れる空気がシールされたタンク２内の圧力
を急激に鋭く増加させる。この圧力増加は液位検出配管
８とホース９とを介して液位検出ポート25に連絡され、
サージ圧伝達防止用ダイヤフラム31をして通路32を閉鎖
せしめ、ダイヤフラム34が二重円錐弁42の、すなわち、
真空インターフェース弁６の再開を阻止し、真空インタ
ーフェース弁６を閉鎖状態に保持する。なお、タンク２
がシールされない場合においても、真空インターフェー
ス弁６が閉鎖すると、溜め３内の液位が上下に変動して
サージ圧を生じることがあるが、サージ圧伝達防止用ダ
イヤフラム31が通路32を閉鎖して真空インターフェース
弁６を閉鎖状態に保持する。

試験目的に対して、第３図に示すように転動ダイヤフラ
ム60でシールされた押釦装置が設けられている。ダイヤ
フラム60は押釦61を被覆し、かつシールしている。ばね
62は押釦61を「オフ」位置に保持する。ねじ64により適
所に保持されたプレート63は本押釦装置を適所でシール
し、かつ保持する。

ダイヤフラム60に指で圧力を加えることにより押釦61を
下方に押し、ダイヤフラム34に圧力を加え、真空インタ
ーフェース弁６を作動させる。

第８図に示す装置の場合、ダックビル弁20はスナップア
クションスイッチ70で代替されている。スナップアクシ
ョンスイッチ70はサイクス:Sykesの英国特許第2,149,53
4号明細書に示すスナップアクションスイッチと類似で
ある。

スナップアクションスイッチ70は合成組立体である。ス
ナップアクションスイッチ70は室72を画定しているケー
シング71を含む。ポート73がケーシング71に形成されて
おり、室72がチューブ39を介して室40と連通している。
また、ポート74がケーシング71に形成され、かつ通路41
に接続されている。

室72はシール76を有するスナップアクション構造75を収
容しており、スナップアクション構造体は、第８図に示
されるごとく、シール76がポート74を閉止するように適
所に配置されている。押棒77はスナップアクション構造
体75に対して当接し、かつケーシング71の開口を通して
突出している。前記押棒77の上部分は転動ダイヤフラム
78内に密閉され、該ダイヤフラムは押棒77並びにダイヤ
フラム34の下方の空洞からの開口とをシールしている。
圧縮ばね79がダイヤフラム78内に収容されており、押棒
77のフランジとケーシング71との間で作用し、押棒77に
上方への弾圧力を加えている。

押棒77の頂部はダイヤフラム34の下側に隣接して位置し
ており、液位検出ポート25を介して室29へ適当な圧力が
加えられると、ダイヤフラム34は撓み、押棒77をばね79
の作用に抗して押し下げる。押棒77が所定の位置を通る
につれて、スナップアクション構造体75は、シール76が
もはやポート74と当接しない開放位置へ運動する。この
ため、室72、および室40とが通路74と41並びに真空ポー
ト26を介して真空にされる。真空ポート26に十分な真空
が供給されると、真空インターフェース弁制御装置は、
前述した第１の形態の真空インターフェース弁制御装置
と同様に真空インターフェース弁６を開放させる。

液位検出ポート25内の圧力が低下するにつれて、ばね79
が押棒77を持ち上げ、そのためスナップアクション構造
体75が第８図に示す位置まで復帰する。

その他の全ての局面において、第８図に示す真空インタ
ーフェース弁制御装置は第１の形態の真空インターフェ
ース弁制御装置と同じであって、使用時、対応する通路
およびポートを介して一時的な液体溜めおよび搬送装置
に接続されている。

一時的な液体溜めおよび搬送装置は、真空インターフェ
ース弁６が開弁した回数を記録するサイクルカウンタを
含んでもよい。

第９図を参照すれば、前記のカウンタは、真空インター
フェース弁６のケーシングに取り付けられた磁気作動の
カウンタ100でよい。真空インターフェース弁６が開弁
する毎に、カウンタ100は、転動ダイヤフラム作動器13
の一部を形成するピストン102に装着された磁石101によ
りカウント数を進められる。

磁気作動のカウンタは周知の種類のもので都合よく、リ
ードスイッチに接続されたLCDカウンタから構成しても
よい。適当なLCDカウンタの二例としては、REDLION CON
TROLSという商標で（CUB3Lと称される）販売されている
もの、およびHENGSTLER706という商標で販売されている
ものである。これらは、２個の入力端子を有し、その２
個の端子が電気的に接触させられるとカウントが１回分
進むよう構成されているリセット可能のバッテリ作動の
カウンタである。従って、前記カウンタは、真空インタ
ーフェース弁６が開弁する毎にリードスイッチが入力端
子を電気接触させるよう磁石に対して位置している強磁
性リードスイッチと関連して使用できる。

代替的に、前記カウンタ100はHENGSTLER GB Ltdにより
製作され、COLIBRIという商標で販売されている種類の
機械的な磁気作動のカウンタでもよい。このカウンタは
ピストン102上の磁石101によって作動される。

「発明の効果」 本発明によれば、真空インターフェース弁閉止時や、そ
の他の何等かの理由によって発生するタンク内の急激な
圧力上昇、すなわち、サージ圧による真空インターフェ
ース弁の作動を防止する液位制御装置が提供される。

また、他方の領域と真空インターフェース弁開放作動装
置とを連通する通路を室と真空インターフェース弁開放
装置との共通壁に形成する、言い換えると、サージ圧に
よる作動防止装置と弁開放装置とを一体に形成すること
によって、真空インターフェース弁制御装置をコンパク
トにすることができる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明による真空インターフェース弁のサー
ジ圧による作動を防止する装置を備える液位制御装置を
組み入れた、一時的な液体溜めおよび搬送装置の破断
図、 第２図は真空インターフェース弁制御装置の平面図、第
３図は第２図の線Ｃ−Ｃに沿って見た真空インターフェ
ース弁制御装置の断面図、 第４図は第２図の線Ａ−Ａに沿って見た第２の部分断面
図、 第５図は第２図の線Ｂ−Ｂに沿って見た第３の断面図、 第６図と第７図とは、真空インターフェース弁制御装置
に用いるゴム製のダックビル弁のそれぞれ水平および垂
直平面から見た断面図、 第８図は真空インターフェース弁制御装置の代替形態を
示し、第３図のものに対応する図、および第９図はサイ
クルカウンタを備えた真空インターフェース弁を示す図
である。

１……重力収集配管、２……タンク、６……真空インタ
ーフェース弁、７……真空収集配管、11……真空インタ
ーフェース弁制御装置、25……液位検出ポート、29……
室、30……孔、31……サージ圧伝達防止用ダイヤフラ
ム、32……通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溜め（３）、該溜めに液体を導く重力収集
   配管（１）、及び溜めに集められた液体を運ぶ真空吸引
   配管（５）並びに真空収集配管（７）を設けたタンク
   （２）と、前記溜め（３）に設けられ溜め（３）内の液
   位変動に従って管内部の空気圧が変動する液位検出配管
   （８）と、真空吸引配管（５）及び前記真空収集配管
   （７）の間に介在して両配管（５），（７）を連通・遮
   断する真空インターフェース弁（６）と、前記液位検出
   配管（８）の空気圧の変動により真空インターフェース
   弁（６）の開閉を制御する真空インターフェース弁制御
   装置（11）とを備え、前記液位検出配管（８）に連通し
   前記真空インターフェース弁制御装置（11）と前記液位
   検出配管（８）との間に設けられた室（29）内に、ゆっ
   くりと圧力が増加する空気圧を通す孔（30）を形成した
   サージ圧伝達防止用ダイヤフラム（31）を、前記孔（3
   0）を通った空気圧を前記真空インターフェース弁制御
   装置（11）へ供給する連絡通路（32）に対向して設け、
   前記室（29）に急激に圧力を増加するサージ圧の空気が
   送られたときのみ、前記サージ圧伝達防止用ダイヤフラ
   ム（31）の変位により前記連絡通路（32）を遮断するこ
   とを特徴とする液位制御装置。